[发明专利]用于光致抗蚀剂组合物的碱溶性聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及新型聚合物和它们在光致抗蚀剂组合物中的用途。

背景技术

存在两类光致抗蚀剂组合物，负性作用和正性作用类型。当负性 作用光致抗蚀剂组合物在辐射下成像式曝光时，该抗蚀剂组合物的暴 露在辐射下的区域变得更不溶于显影剂溶液(例如发生交联反应)，而 该光致抗蚀剂涂层的未曝光区域保持相对可溶于此种溶液。因此，用 显影剂对经曝光的负性作用抗蚀剂的处理引起光致抗蚀剂涂层的未曝 光区域的除去并在该涂层中产生负像。因此，暴露出其上沉积了光致 抗蚀剂组合物的底层基材表面的所需部分。

另一方面，当正性作用光致抗蚀剂组合物在辐射下成像式曝光时， 该光致抗蚀剂组合物的暴露在辐射下的那些区域变得更加可溶于显影 剂溶液，而没有曝光的那些区域保持相对不溶于该显影剂溶液。因此， 用显影剂对经曝光的正性作用光致抗蚀剂的处理使得涂层的曝光区域 被除去和在光致抗蚀剂涂层中产生正像。同样，暴露出底层表面的所 需部分。

正性作用光致抗蚀剂组合物目前优于负性作用抗蚀剂，原因在于 前者通常具有更好的分辨能力。光致抗蚀剂分辨率定义为可在曝光和 显影之后以高图像边缘锐度从光掩模转印至基材上的最小特征。在目 前的许多制造应用中，数量级小于0.1微米的抗蚀剂分辨率是必要的。 此外，几乎总是希望已显影的光致抗蚀剂壁面轮廓接近垂直于基材。 该抗蚀剂涂层已显影和未显影区域之间的这些划界转化成该掩模图像 到该基材上的精确图案转移。随着朝着微型化的发展趋势降低了器件 的临界尺寸，这甚至变得更加重要。

存在很少使聚合物能够碱性溶解在碱性显影剂水溶液中的官能团。最 常用的基团是酸性羟基。现已发现具有与磺酰基(-SO₂-)的α和/或β和/或 γ-位的碳原子(一个或多个)连接的羟基或酸不稳定受保护羟基的聚合物 可以用来使聚合物能够碱性溶解在碱性显影剂水溶液中。

发明概述

本发明涉及包含至少一个磺酰基的碱溶性聚合物，其中在相对于 该磺酰基的α-位和/或β-位和/或γ-位的至少一个碳原子具有羟基， 其中该羟基是受保护或未受保护的。该磺酰基可以位于该聚合物的主 链中或侧挂在该聚合物上。优选地，该羟基的pKa小于10。

该聚合物中重复单元的实例包括但不限于：

或           (1E)

其中R₁、R₂、R₃和R₄中的每一个独立地选自氢、烷基、烷氧基、 脂环基、芳基、芳氧基、酰基和酰氧基，该烷基、烷氧基、脂环基、 芳基、芳氧基、酰基和酰氧基是未取代或取代的；R₅是氢或酸不稳定 基团；和R₆是烷基、烷氧基、脂环基、芳基、芳氧基、酰基和酰氧基， 该烷基、烷氧基、脂环基、芳基、芳氧基、酰基和酰氧基是未取代或 取代的。该聚合物可以进一步包含芳族乙烯基、乙烯基醚、丙烯酸酯、 甲基丙烯酸酯或烯烃单体。

通式(1A)是碳原子在磺酰基的α-位上并具有羟基的实例，该羟基 是受保护或未受保护的。通式(1B)是碳原子在磺酰基的β-位上并具有 羟基的实例，该羟基是受保护或未受保护的。通式(1C)是碳原子在磺 酰基的β-位上并具有羟基的另一个实例，该羟基是受保护或未受保护 的。通式(1D)是碳原子在磺酰基的α-位上并具有羟基的另一个实例， 该羟基是受保护或未受保护的。通式(1E)和通式(1F)是碳原子在磺酰 基的β-位上并具有羟基的其它实例，该羟基是受保护或未受保护的。 通式(1G)是碳原子在磺酰基的α，α-位上并具有羟基的实例，该羟基 是受保护或未受保护的。通式(1H)是碳原子在磺酰基的α，β-位上并 具有羟基的实例，该羟基是受保护或未受保护的。

包含上述碱溶性聚合物的光致抗蚀剂组合物，还可能包含光酸产 生剂和/或交联剂的组合物也在本申请中被考虑。本发明还涉及光致抗 蚀剂组合物的成像方法。本发明还涉及使用上述碱溶性聚合物的抗反 射组合物和形成图像的方法。

发明详述